Professor Tiffany Shaw, professor, Institutt for geofag, Universitetet i Chicago
Den sørlige halvkule er et svært turbulent sted. Vinder på forskjellige breddegrader har blitt beskrevet som «brølende førti grader», «rasende femti grader» og «skrikende seksti grader». Bølgene når hele 24 meter.
Som vi alle vet, kan ingenting på den nordlige halvkule måle seg med de kraftige stormene, vinden og bølgene på den sørlige halvkule. Hvorfor?
I en ny studie publisert i Proceedings of the National Academy of Sciences, avdekker kollegene mine og jeg hvorfor stormer er vanligere på den sørlige halvkule enn på den nordlige.
Ved å kombinere flere bevislinjer fra observasjoner, teori og klimamodeller, peker resultatene våre på den grunnleggende rollen til globale oseaniske «transportbånd» og store fjell på den nordlige halvkule.
Vi viser også at stormene på den sørlige halvkule ble mer intense over tid, mens de på den nordlige halvkule ikke ble det. Dette er i samsvar med klimamodellmodellering av global oppvarming.
Disse endringene er viktige fordi vi vet at sterkere stormer kan føre til mer alvorlige konsekvenser som ekstrem vind, temperaturer og nedbør.
I lang tid ble de fleste observasjonene av været på jorden gjort fra land. Dette ga forskere et klart bilde av stormen på den nordlige halvkule. På den sørlige halvkule, som dekker omtrent 20 prosent av landområdet, fikk vi imidlertid ikke et klart bilde av stormer før satellittobservasjoner ble tilgjengelige på slutten av 1970-tallet.
Fra flere tiår med observasjoner siden begynnelsen av satellittæraen, vet vi at stormer på den sørlige halvkule er omtrent 24 prosent sterkere enn de på den nordlige halvkule.
Dette vises på kartet nedenfor, som viser den observerte gjennomsnittlige årlige stormintensiteten for den sørlige halvkule (øverst), den nordlige halvkule (midten) og forskjellen mellom dem (nederst) fra 1980 til 2018. (Merk at Sydpolen er øverst i sammenligningen mellom det første og siste kartet.)
Kartet viser den vedvarende høye intensiteten av stormer i Sørishavet på den sørlige halvkule og konsentrasjonen av dem i Stillehavet og Atlanterhavet (skyggelagt i oransje) på den nordlige halvkule. Differansekartet viser at stormer er sterkere på den sørlige halvkule enn på den nordlige halvkule (oransje skyggelegging) på de fleste breddegrader.
Selv om det finnes mange forskjellige teorier, tilbyr ingen en definitiv forklaring på forskjellen i stormer mellom de to halvkulene.
Å finne ut årsakene virker vanskelig. Hvordan forstå et så komplekst system som strekker seg over tusenvis av kilometer som atmosfæren? Vi kan ikke putte jorden i en krukke og studere den. Dette er imidlertid nettopp det forskere som studerer klimafysikk gjør. Vi anvender fysikkens lover og bruker dem til å forstå jordens atmosfære og klima.
Det mest kjente eksemplet på denne tilnærmingen er det banebrytende arbeidet til Dr. Shuro Manabe, som mottok Nobelprisen i fysikk i 2021 «for sin pålitelige prediksjon av global oppvarming». Forutsigelsene er basert på fysiske modeller av jordens klima, alt fra de enkleste endimensjonale temperaturmodellene til fullverdige tredimensjonale modeller. Den studerer klimaets respons på stigende nivåer av karbondioksid i atmosfæren gjennom modeller av varierende fysisk kompleksitet og overvåker nye signaler fra underliggende fysiske fenomener.
For å forstå flere stormer på den sørlige halvkule har vi samlet flere bevislinjer, inkludert data fra fysikkbaserte klimamodeller. I det første trinnet studerer vi observasjoner med tanke på hvordan energi er fordelt over jorden.
Siden jorden er en kule, mottar overflaten solstråling ujevnt fra solen. Mesteparten av energien mottas og absorberes ved ekvator, der solstrålene treffer overflaten mer direkte. I motsetning til dette mottar poler som lyset treffer i bratte vinkler mindre energi.
Flere tiår med forskning har vist at styrken til en storm kommer fra denne energiforskjellen. I hovedsak konverterer de den «statiske» energien som er lagret i denne forskjellen til «kinetisk» bevegelsesenergi. Denne overgangen skjer gjennom en prosess kjent som «baroklinisk ustabilitet».
Dette synspunktet antyder at innfallende sollys ikke kan forklare det større antallet stormer på den sørlige halvkule, siden begge halvkuler mottar samme mengde sollys. I stedet antyder vår observasjonsanalyse at forskjellen i stormintensitet mellom sør og nord kan skyldes to forskjellige faktorer.
For det første, transporten av havenergi, ofte omtalt som «transportbåndet». Vann synker nær Nordpolen, strømmer langs havbunnen, stiger rundt Antarktis og strømmer tilbake nordover langs ekvator, og bærer med seg energi. Sluttresultatet er overføring av energi fra Antarktis til Nordpolen. Dette skaper en større energikontrast mellom ekvator og polene på den sørlige halvkule enn på den nordlige halvkule, noe som resulterer i kraftigere stormer på den sørlige halvkule.
Den andre faktoren er de store fjellene på den nordlige halvkule, som, som Manabes tidligere arbeid antydet, demper stormer. Luftstrømmer over store fjellkjeder skaper faste høyder og lavpunkter som reduserer mengden energi som er tilgjengelig for stormer.
Analyse av observerte data alene kan imidlertid ikke bekrefte disse årsakene, fordi for mange faktorer opererer og samhandler samtidig. Vi kan heller ikke utelukke individuelle årsaker for å teste deres betydning.
For å gjøre dette må vi bruke klimamodeller for å studere hvordan stormer endrer seg når forskjellige faktorer fjernes.
Da vi glattet ut jordens fjell i simuleringen, ble forskjellen i stormintensitet mellom halvkulene halvert. Da vi fjernet havets transportbånd, var den andre halvparten av stormforskjellen borte. Dermed avdekker vi for første gang en konkret forklaring på stormer på den sørlige halvkule.
Siden stormer er forbundet med alvorlige sosiale konsekvenser som ekstrem vind, temperaturer og nedbør, er det viktige spørsmålet vi må svare på om fremtidige stormer vil bli sterkere eller svakere.
Motta kuraterte sammendrag av alle viktige artikler og artikler fra Carbon Brief på e-post. Finn ut mer om nyhetsbrevet vårt her.
Motta kuraterte sammendrag av alle viktige artikler og artikler fra Carbon Brief på e-post. Finn ut mer om nyhetsbrevet vårt her.
Et sentralt verktøy for å forberede samfunn på å håndtere effektene av klimaendringer er å lage prognoser basert på klimamodeller. En ny studie antyder at gjennomsnittlige stormer på den sørlige halvkule vil bli mer intense mot slutten av århundret.
Tvert imot forventes endringer i den gjennomsnittlige årlige intensiteten til stormer på den nordlige halvkule å være moderate. Dette skyldes delvis konkurrerende sesongeffekter mellom oppvarming i tropene, som gjør stormene sterkere, og rask oppvarming i Arktis, som gjør dem svakere.
Klimaet her og nå er imidlertid i endring. Når vi ser på endringene de siste tiårene, finner vi at gjennomsnittlige stormer har blitt mer intense i løpet av året på den sørlige halvkule, mens endringene på den nordlige halvkule har vært ubetydelige, noe som stemmer overens med klimamodellspådommer fra samme periode.
Selv om modellene undervurderer signalet, indikerer de endringer som skjer av de samme fysiske årsakene. Det vil si at endringer i havet øker stormer fordi varmere vann beveger seg mot ekvator og kaldere vann bringes til overflaten rundt Antarktis for å erstatte det, noe som resulterer i en sterkere kontrast mellom ekvator og polene.
På den nordlige halvkule oppveies havforandringene av tap av havis og snø, noe som fører til at Arktis absorberer mer sollys og svekker kontrasten mellom ekvator og polene.
Innsatsen for å få det riktige svaret er høy. Det vil være viktig for fremtidig arbeid å finne ut hvorfor modellene undervurderer det observerte signalet, men det vil være like viktig å få det riktige svaret av de riktige fysiske årsakene.
Xiao, T. et al. (2022) Stormer på den sørlige halvkule på grunn av landformer og havsirkulasjon, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, doi: 10.1073/pnas.2123512119
Motta kuraterte sammendrag av alle viktige artikler og artikler fra Carbon Brief på e-post. Finn ut mer om nyhetsbrevet vårt her.
Motta kuraterte sammendrag av alle viktige artikler og artikler fra Carbon Brief på e-post. Finn ut mer om nyhetsbrevet vårt her.
Publisert under CC-lisens. Du kan reprodusere det utilpassede materialet i sin helhet for ikke-kommersiell bruk med en lenke til Carbon Brief og en lenke til artikkelen. Ta kontakt med oss ​​for kommersiell bruk.